Centro Universitário Fundação Santo André. Disciplina Redes de Computadores. Módulo 06

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1 Centro Universitário Fundação Santo André Disciplina Redes de Computadores Módulo V1.0 Conteúdo Protocolo de Comunicação: Conceito e Funções HDLC PPP X25 Frame Relay Revisão

2 Protocolo de Comunicação: Conceito Protocolo de comunicação: Um conjunto de regras que rege a comunicação entre elementos de uma rede. Os protocolos acontecem entre camadas de mesmo nível dentro das arquiteturas. Os protocolos de WAN ocorrem entre as camadas 2 (enlace) de nós participantes de uma rede. Frame é a estrutura utilizada pelo protocolo para transferência de informações e controle Header Text Trailer Protocolo de Comunicação: Funções Dentre as funções realizadas pelos protocolos destacam-se: Delimitação dos frames Endereçamento a nível de enlace Controle de sequenciamento dos frames Controle de fluxo no enlace Detecção e recuperação de erros a nível de enlace Definição to tipo de serviço (Com/Sem conexão/reconhecimento) Controle de acesso (contenção, polling, token) Multiplexação Segurança de acesso (autenticação)

3 HDLC (High-level Data Link Control): Características Protocolo orientado a bit definido pelo ISO e baseado no SDLC da IBM. Suporte a comunicação Full Duplex Transparente a códigos Alta confiabilidade Poderoso mecanismo de detecção de erros Controle de fluxo Flexibilidade de implementação Baixo overload HDLC: Modos de Operação NRM (Normal Response Mode): Ponto a Ponto ou Multiponto com Polling. Uma estação deve ser primária e coordenar as secundárias. ARM (Asynchronous Response Mode): Ponto a Ponto ou Multiponto com contenção. Existe uma estação primária mas as secundárias podem transmitir sem autorização dela. ABM (Asynchronous Balanced Mode): Apenas Ponto a Ponto e com contenção. As estações são combinadas (primária+secundária) e portanto hierarquicamente iguais, podendo iniciar uma conversação a qualquer momento.

4 HDLC: Formato Geral do Frame FLAG ADDRESS aaaaaaaa CONTROL cccccccc INFORMATION FCS FLAG bits 8 bits 8 bits N x 8 bits 16 bits 8 bits Flag - Delimita o ínicio e final do frame Address - Indica o endereço da estação de destino Control - Indica o formato e o tipo do frame. Contém os números de sequência de frame e indicadores de P/F Data - Contém os headers das camadas superiores e os dados Frame check sequence (FCS) - Permite a detecção de erros HDLC: Formatos Específicos FLAG ADDRESS aaaaaaaa CONTROL cccccccc INFORMATION FCS FLAG bits 8 bits 8 bits N x 8 bits 16 bits 8 bits N(R) P/F N(S) 0 N(R) P/F S S 0 1 Formato de informação -usadopara transferência de dados Formato de Supervisão - usado para controle de fluxo, acknowledgement e polling M M M P/F M M 1 1 Formato Não Numerado - inicialização, testes. conexão desconexão e etc. N(R) = # do frame que está sendo aguardado N(S) = # do frame que está sendo enviado P/F = Poll/Final bit (Poll exige resposta imediata, F responde) M e S = bits que formam combinações específicas do formato

5 HDLC: Comandos e Respostas de Supervisão N(R) P/F S S 0 1 RR - Receive Ready C/R bits SS=00 portanto o octeto de comando é X1 Estou pronto para receber o frame N(R) e confirmo positivamente o frame N(R-1) RNR - Receive Not Ready bits SS=01 portanto o octeto de comando é X5 C/R Não estou pronto para receber o Frame N(R) e confirmo positivamente o frame N(R-1) REJ - Reject C/R bits SS=10 portanto o octeto de comando é X9 Recebi um frame fora de sequência, estou aguardando o frame N(R) e confirmo positivamente o frame N(R-1) C=Command e R=Response HDLC: Comandos e Respostas de Não Numerados M M M P/F M M 1 1 SABM = x'3f' C Set Asynchronous Balanced Mode Coloca a estação secundária em modo assíncrono balançeado. A estação fica apta a transmitir dados. Os contadores N(S) e N(R) são zerados. UA = x'73' R Unumbered Acknowledgment Confirmaçào positiva a um comando SABM ou DISC recebido. DISC = x'53 C Disconnect Ordena que a estação secundária entre em modo normal desconectado. Nesse modo ela não pode enviar frames de supervisão ou de informação. DM = x'1f R Disconnect Mode A estação secundária avisa a primária que ela está desconectada C=Command e R=Response

6 HDLC: Comandos e Respostas de Não Numerados M M M P/F M M 1 1 FRMR = x 97' R Frame Reject A estação transmissora do FRMR avisa a outra que recebeu um frame não definido, um N(R) inválido ou um frame maior do que o estabelecido. XID = x BF' C/R Exchange Identification As estações usam para se identificar numa rede comutada, por exemplo. TEST = x F3 C/R Test Utilizado para testar o enlace através do eco de uma mensagem transmitida. UI = x 03 C/R Unnumbered Information Permite troca de informações sem controle de sequenciamento e sem confirmação. C=Command e R=Response HDLC: Protocolo LAPB (Link Access Procedure Balanced) É um subset do protocolo ISO HDLC. Trabalha no modo ABM Executa o nível de enlace na arquitetura X25 FLAG ADDRESS aaaaaaaa CONTROL cccccccc INFORMATION FCS FLAG bits 8 bits 8 bits N x 8 bits 16 bits 8 bits Address - Indica se o frame é: Comando do DTE/Resposta do DCE = X 01 Comando do DCE/Resposta do DTE = X 03 Data - Contém os headers do X25, headers das camadas superiores e os dados

7 HDLC: Frame Flow DTE (01) DCE (03) 01 SABM (P=1) 01 UA (F=1) Continuação DTE (01) DCE (03) 03 Info Nr=3 Ns=1 (P=0) 03 RR Nr=2 (F=0) 01 Info Nr=2 Ns=3 (P=0) 01 Info Nr=0 Ns=0 P=0 01 RR Nr=1 (F=0) 03 Info Nr=1 Ns=0 (P=0) 03 RR Nr=1 (F=0) 01 Info Nr=1 Ns=1 (P=0) 01 Info Nr=2 Ns=4 (P=0) 01 Info Nr=2 Ns=5 (P=0) 01 REJ Nr=4 (F=0) CRC error out of sequence 01 Info Nr=1 Ns=2 (P=0) 01 RR Nr=2 (F=0) 01 Info Nr=2 Ns=4 (P=0) 01 Info Nr=2 Ns=5 (P=0) HDLC: Frame Flow Continuação Continuação DTE (01) DCE (03) DTE (01) DCE (03) 01 RR Nr=6 (F=0) 03 Info Nr=6 Ns=2 (P=0) 03 RR Nr=3 (F=0) 01 Info Nr=3Ns=6 (P=0) 01 Info Nr=3 Ns=2 (P=0) 01 Info Nr=6 Ns=3 (P=0) 03 FRMR (P=1) Nr Invalido 01 Info Nr=3 Ns=7 (P=0) 01 Info Nr=3Ns=0 (P=0) 01 Info Nr=3 Ns=1 (P=0) 01 RNR Nr=2 (F=0) 01 RR Nr=3 (P=1) 01 RR Nr=2 (F=1) Buffer full 03 DISC (P=1) 03 UA (F=1) 03 DISC (P=1) 03 DM (F=1)

8 ATIVIDADE O que é Protocolo de Comunicação? O que é Frame? 2. Explique 5 funções dos Protocolos de Comunicação. 3. Qual é a função da FLAG no HDLC? 4. Explique N(R) e N(S). PPP (Point to Point Protocol) Método para transportar datagrams sobre link ponto a ponto Suporta diversos protocolos de rede como IP, Novell IPX e DECnet Suporta autenticação Suporta compressão do header TCP/IP e dos dados Multivendor Standards RFC 1661 Point-to-Point Protocol ISO especifica uma estrutura de frame HDLC para ambiente síncrono ISO 3309:1984/PDAD1 especifica modificações propostas para a ISO para permitir o uso assíncrono

9 PPP: Pilha de protocolos REDE IP IPX Outros protocolos de rede IPCP IPXCP NCPs - Network Control Protocols ENLACE FÍSICA LCP - Link Control Protocol HDLC Sincrono / Assíncrono RS232-C, RS 422, V35 PPP PPP: Componentes High Data Link Control (HDLC) Método de encapsulamento dos frames Link Control Protocol (LCP) Configurar tamanho de pacote, tipo de autenticação e de compressão Testar o link detectando erros e loops, e notificando erros Terminar o link: por perda de DCD, por time-out, por pedido do usuário Network Control Protocols (NCPs) São usados para estabelecer e configurar diferentes protocolos de rede

10 PPP: Hardware Opera em qualquer interface DTE/DCE Requer um circuito full-duplex Pode operar em modo assíncrono ou síncrono Não apresenta restrições com relaçào a velocidade Exemplo de interace suportadas : EIA/TIA-232-C EIA/TIA-422 EIA/TIA-423 V24 V35 PPP: Diagrama de Fases UP Dead Establish Authenticate FAIL OPENED DOWN Terminate FAIL CLOSING Network SUCCESS / NONE

11 PPP: Formato do Frame Flag Flag = 8 bits = (7E) Address = 8 bits = (FF - All stations) Control = 8 bits = (UI - Unnumbered Info) Protocol = 16 bits = RFC 1060 (Veja tabela parcial) Information = até to 1500 bytes = Network Layer PDU FCS = 16 bits = Frame Check Sequences PPP: Tabela Parcial (Protocol Types) Network Layer Protocols 0021 IP 0029 AppleTalk 002B Novell IPX 002D Van Jacobson Compressed TCP/IP Banyan Vines Network Control Protocols 8021 IP Control Protocol 8029 Apple Talk Control Protocol 802B Novell IPX Control Protocol Link Control Protocols C021 Link Control Protocol C023 User/Password Authentication Protocol C223 User/Challenge Handshake Authentication Protocol

12 PPP: Authentication A configuração da opção Authentication-Protocol deve ser especificado durante a fase de Link Establishment Primariamente usado em conexões comutadas (dial-up lines), mas pode ser aplicado em circuitos dedicados Dois diferentes tipos de autenticação: PAP ou CHAP PAP - Password Authentication Protocol A password é transmitida no link em forma de texto claro CHAP - Challenge Handshake Authentication Protocol. A password é transmitida no link em forma encriptada ATIVIDADE Explique a pilha de protocolos do PPP. 2. Explique o diagrama de fases do PPP. 3. Explique os tipos de Authentication do PPP.

13 X.25: Arquitetura Tecnologia de packet switching amplamente aceita e com grande base instalada no mundo. Descreve as 3 camadas inferiores do molelo OSI: Físico (X.21 and X.21 Bis, Rs 232) Enlace (LAP B) Rede (PLP) Outros standards correlacionados: X3, X28, X29, X75, X121 X.25: Comparando Camadas Application Presentation Session Transport Network IP,... PLP Data Link LLC MAC HLDC, SDLC, PPP Frame Relay,ATM LAPB Physical OSI Physical LANs Physical WANs X.21, EIA232,... X.25

14 X.25: Standards DTE DCE DCE DTE X.25 X.121 address ( DNIC NTN) ASYNC DTE Call PSN LCN= 8 LCN= 20 Virtual Circuit X.28 X.3 PAD X.75 X X25 DTE PSN X.25: Pacotes DTE to DCE DCE to DTE Q D 01 mod 8 10 mod 128 LCGN Logical Channel Number (LCN) Packet Type (PTI) Data Q =1 for X.29 and qllc Q=0 X.25 or qllc I-frames LCGN - Logical channel group number (Maximum 16 groups of 256 LC = 4096) D=1 end-to-end acknowledgment D=0 normal DTE/DCE operation CALL REQUEST CALL ACCEPTED CLEAR REQUEST DTE CLEAR CONF DTE DATA DTE INTERRUPT DTE RR DTE RNR DTE REJ RESET REQUEST RESTART REQUEST INCOMING CALL CALL CONNECTED CLEAR INDICATION DCE CLEAR CONF DCE DATA DCE INTERRUPT DCE RR DCE RNR RESET INDICATION RESTART INDICATION

15 X25: Packet Flow CALLING DTE CALL REQUEST LOCAL DCE REMOTE DCE CALLED DTE Call Setup CALL CONNECTED INCOMING CALL CALL ACCEPTED Data Transfer Call Clearing DATA 0,0 RR 1 CLEAR REQUEST CLEAR CONFIRMATION DATA 0,0 RR 1 CLEAR INDICATION CLEAR CONFIRMATION Frame Relay: Características Até os 80 s as comunicações aconteciam basicamente através de circuitos analógicos e portanto de baixa velocidade e bastante susceptíveis a erros. A implementação de redes digitais e o uso da fibra óptica mudaram muito o perfil das mesmas aumentando em muito a velocidade e diminuindo a taxa de erros. O Frame Relay surgiu como uma Tecnologia de packet switching mais rápida e eficiente pois não implementa funções que acabam causando overhead e não são necessárias no novo cenário digital O Frame Relay tem algumas características do X25, mas é muito mais simples que o mesmo.

16 Frame Relay: Características Utiliza o esquema de circuito virtual Opera em velocidades de 64Kbps a 2Mbps ou + Permite que o usuário planeje e cresça a banda passante Não implementa mecanismos de correção de erros Não implementa controle de fluxo Os frames podem ter tamanho variável e até bytes de comprimento Standards: ITU / CCITT I.122 ANSI T1S1/ Frame Relay: Aplicações Aplicações que requeiram baixo delay ou alto throughput: Block- interactive: CAD/CAM exige baixo delay e alto throughput File transfers: Transferência de grandes arquivos gráficos exigem altothroughput Character-interactive traffic: Emulação de terminal requer baixo delay Voz e vídeo: São intolerantes a delays variáveis, que podem ser produzidos por tamanhos de frames heterogêneos, mas muitos fabricantes promoveram adaptações para contornar o problema.

17 Frame Relay: Formato do Frame Flag Address Information Flag FCS 1 2 Até Flag Address - 1 octeto = 8 bits = (7E) - Data Link Connection Identfier (DLCI) 2 octetos - pode ser extendido para 3 ou 4 O DLCI pode ter 10, 17 ou 24 bits Information - até to bytes FCS - 16 ou 32 bits = Frame Check Sequences Frame Relay: Formato do Frame Flag Address Information Flag FCS DLCI (high order bits) C/R EA0 DLCI (low order bits) FECN BECN DE EA1 Primeiro Octeto Segundo Octeto DLCI - 10 bits para identificação da conexão lógica = 1024 canais C/R - Não utilizado EA0 / EA1 - Extended Addressing (para usar 3 ou 4 bytes de Address) FECN - Forward Explicit Congestion Notification BECN - Backward Explicit Congestion Notification DE - Discard Eligibility

18 Frame Relay: Gerenciamento da Alocação de Banda O CIR(Committed Information Rate) é a taxa de transmissão garantida contratualmente, expressa em bps, e que deve ser configurada em tempo de instalação. O CIR pode ser um valor inferior a taxa nominal do circuito Quando a transmissão de dados é feita abaixo do valor do CIR os frames são transmitidos normalmente. Quando a taxa de transmissão ultrapassa o CIR os frames terão o bit DE marcado e a entrega dos mesmos não é garantida. Frame Relay: Gerenciamento da Interface com a Rede O LMI (Local Management Interface) é uma especificação de gerenciamento para a interface Frame Relay. Monitoração do link em real-time Troca de pacotes keep-alives entre a rede e o usuário final. Notificação ao usuário sobre a banda mínima garantida por circuito virtual O controle de congestionamento é feito pelos bits FECN, BECN e DE FECN - Forward Explicit Congestion Notification BECN - Backward Explicit Congestion Notification DE - Discard Eligibility

19 ATIVIDADE Explique a pilha de protocolos do X Qual a diferença entre canal lógico e canal físico? 3. Explique os mecanismos de correção de erros e controle de fluxo do Frame Relay. 4. Que tipo de Aplicações podem ser utilizadas com Frame Relay? 5. O que é CIR?